DE19500117C2

DE19500117C2 - Device for determining the speed according to the Doppler principle

Info

Publication number: DE19500117C2
Application number: DE1995100117
Authority: DE
Inventors: Christian Herdieckerhoff; Robert Vierkotten
Original assignee: VIA TRAFFIC CONTROLLING GmbH
Current assignee: VIA TRAFFIC CONTROLLING GmbH
Priority date: 1995-01-04
Filing date: 1995-01-04
Publication date: 1997-02-20
Anticipated expiration: 2015-01-05
Also published as: DE19500117A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Geschwin digkeitsbestimmung nach dem Doppler-Prinzip, mit minde stens einem Signalempfänger, der ein Doppler-Signal liefert, dessen Frequenz gleich der Differenz der Fre quenzen eines ausgesandten und eines empfangenen Sig nals ist.The invention relates to a device for speed didity determination according to the Doppler principle, with at least least a signal receiver that has a Doppler signal delivers, whose frequency is equal to the difference of Fre sequences of a sent and a received Sig nals is.

Doppler-Detektoren können beispielsweise als Bewegungs melder oder Geschwindigkeitsmelder zum Erfassen beweg ter Objekte benutzt werden oder auch zur Geschwindig keitsmessung. Sie enthalten einen Transceiver, der eine elektromagnetische Welle als Sendesignal aussendet und einen Signalempfänger aufweist, der das von einem Ob jekt reflektierte Sendesignal empfängt. Wenn das Objekt sich bewegt, ist die Frequenz des empfangenen Signals unterschiedlich von derjenigen des Sendesignals. Durch Differenzbildung der beiden Frequenzen wird die Diffe renzfrequenz ermittelt, die die Doppler-Frequenz dar stellt. Die Höhe der Doppler-Frequenz gibt die Ge schwindigkeit an, mit der sich der Abstand des Objekts von der Meßstelle vergrößert oder verkleinert, enthält jedoch keine Information darüber, ob das Objekt näher kommt oder sich entfernt.Doppler detectors can be used, for example, as motion detectors or speed detectors for detecting movement objects are used or at high speed measurement. They contain a transceiver, the one emits electromagnetic wave as a transmission signal and has a signal receiver that the Ob received reflected signal. If the object moves is the frequency of the received signal different from that of the transmission signal. By The difference between the two frequencies is the difference frequency, which represents the Doppler frequency poses. The level of the Doppler frequency gives the Ge speed with which the distance of the object from the measuring point enlarged or reduced however no information on whether the object is closer comes or goes away.

Zur zusätzlichen Ermittlung der Bewegungsrichtung des Objekts sind Transceiver bekannt, die zwei Signalemp fänger enthalten, welche sowohl in Meßrichtung als auch quer zur Meßrichtung gegeneinander versetzt angeordnet sind. Die von dem Objekt reflektierten Wellen werden von beiden Signalempfängern mit unterschiedlichen Pha senlagen empfangen. Aus der gegenseitigen Phasenbezie hung der beiden Doppler-Signale kann die Bewegungsrich tung ermittelt werden.For additional determination of the direction of movement of the Object are known transceivers that two Signalemp contain catchers, both in the measuring direction and arranged offset to one another transversely to the measuring direction are. The waves reflected by the object become of both signal receivers with different Pha received locations. From the mutual phase relationship hung of the two Doppler signals can the direction of motion tion can be determined.

Die Signalempfänger empfangen nicht nur die von dem bewegten Objekt reflektierten Strahlen, sondern sie er zeugen auch ein Grundrauschen und empfangen darüber hinaus externe Störstrahlung. Üblicherweise erfolgt die Auswertung der von den Signalempfängern gelieferten Signale dadurch, daß ein Schwellwertschalter vorgesehen ist, der nur solche Signale durchläßt, deren Pegelspit zen über einem relativ hohen Grenzwert liegen, der grö ßer ist als die Summe der Rauscheffekte. Nur Signale, deren Pegel über der Schaltschwelle liegen, werden als Doppler-Signal ausgewertet. Hierbei ist die Reichweite der Detektion beschränkt, weil nur solche Strahlung ausgewertet wird, die sicher oberhalb des Rauschpegels liegt. Dennoch kann es vorkommen, daß einzelne Störsi gnale die Schwelle überschreiten und dann als Nutzsi gnale angenommen werden. The signal receivers not only receive those from the moving object reflected rays, but he he also generate a background noise and receive about it also external interference. Usually this is done Evaluation of those delivered by the signal receivers Signals in that a threshold switch is provided is that only allows those signals whose level peak zen are above a relatively high limit, the largest is greater than the sum of the noise effects. Signals only, whose levels are above the switching threshold are called Doppler signal evaluated. Here is the range the detection is limited because only such radiation is evaluated, which is safely above the noise level lies. Nevertheless, it can happen that individual Störsi gnale cross the threshold and then as Nutzsi gnale are accepted.

Aus DE 32 19 819 C2 ist ein Doppler-Radar-Geschwindig keitsmesser bekannt, der mit einem Doppler-Transceiver Mikrowellensignale einer vorbestimmten Frequenz aus sen det und einen Teil der reflektierten Wellen wieder emp fängt und daraus ein Doppler-Signal erzeugt. Aus den Doppler-Signalen werden mit einer Impulsformereinrich tung Doppler-Impulssignale gewonnen. Die während einer vorbestimmten Zeitperiode auftretenden Doppler-Impulse werden gezählt. Der sich ergebende Zählwert ist der Geschwindigkeit proportional.DE 32 19 819 C2 describes a Doppler radar speed known with a Doppler transceiver Microwave signals of a predetermined frequency from sen det and some of the reflected waves again catches and generates a Doppler signal. From the Doppler signals are generated with a pulse shaper tion Doppler pulse signals obtained. The during one predetermined time period occurring Doppler pulses are counted. The resulting count is the Speed proportional.

GB 2 266 207 A beschreibt ein mit Sende-Impulsen arbei tendes Doppler-Radar, bei dem Doppler-Signale aus den reflektierten, von den gepulsten Sendesignalen herrüh renden Empfangssignalen gewonnen werden.GB 2 266 207 A describes a work with transmit pulses doppler radar, in which Doppler signals from the reflected from the pulsed transmission signals receiving signals can be obtained.

Aus DD 1 49 279 ist im Zusammenhang mit der Auswertung von Radar-Doppler-Signalen eine Impulsformung mit einem Schmitt-Trigger bekannt, der eine Hysterese hat.From DD 1 49 279 is in connection with the evaluation of radar Doppler signals a pulse formation with a Schmitt trigger known, which has a hysteresis.

Schließlich beschreibt DE 37 27 562 C2 eine Verkehrs überwachung mit einem Doppler-Geschwindigkeitsmeßgerät, bei dem die Aufnahme bzw. Aufzeichnung nur dann erfolgt, wenn eine Überschreitung der zulässigen Höchstgeschwin digkeit gemessen wurde.Finally, DE 37 27 562 C2 describes traffic monitoring with a Doppler speedometer, in which the recording or recording takes place only if the permissible maximum speed is exceeded was measured.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor richtung zur Geschwindigkeitsbestimmung zu schaffen, die eine kurze Reaktionszeit und große Reichweite hat.The invention has for its object a to create direction for speed determination, which has a short response time and a long range.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.This object is achieved with the invention the features specified in claim 1.

Nach der Erfindung hat der Impulsformer Hysteresever halten, wobei die Einschaltschwelle oberhalb des Rauschpegels und die Ausschaltschwelle unterhalb des Rauschpegels liegt. Unter "Rauschpegel" ist hierbei das Eigenrauschen zu verstehen, das von Sende-, Empfangs- und Verstärkerkomponenten erzeugt wird und auch dann entsteht, wenn kein Signal empfangen wird.According to the invention, the pulse shaper has hysteresis hold, the switch-on threshold above the Noise level and the switch-off threshold below the Noise level. Under "noise level" this is To understand self-noise, that of transmit, receive and Amplifier components is generated and then arises when no signal is received.

Da der Hysteresebereich in den Rauschbereich hinrein ragt und somit außer den Doppler-Impulsen Störungsim pulse auftreten können, wird nach der Erfindung eine besondere Kontrolle der erzeugten Doppler-Impulse nach träglich durchgeführt, um die Störimpulse zu elimi nieren.Because the hysteresis area into the noise area protrudes and therefore, in addition to the Doppler pulses, disturbance im Pulse can occur, according to the invention special control of the generated Doppler pulses carried out sluggishly to elimi the glitches kidneys.

Die Auswerteschaltung enthält eine Überwachungseinrich tung, die die Auswertung der Doppler-Impulse nur dann zuläßt, wenn über eine vorbestimmte Zeitspanne oder eine vorgegebene Impulszahl Doppler-Impulse aufgetreten sind. In jedem der beiden genannten Fälle wird eine Anzahl von Doppler-Impulsen ausgewertet, die in Folge auftreten müssen, um eine Auswertung zu bewirken. Durch dieses Erfordernis werden Verfälschungen einzelner Doppler-Impulse, die durch Störsignale hervorgerufen sind, eliminiert, indem die gesamte Impulsreihe verwor fen oder gelöscht wird, wenn auch nur einer der in ihr enthaltenen Doppler-Impulse nicht in das Zeitmaß der anderen Impulse hineinpaßt. Durch die in der Über wachungseinrichtung durchgeführte Impulsüberwachung werden Unregelmäßigkeiten im Impulszug erkannt. Durch das Herausfiltern von Fehlstellen im Impulszug kann die Schwelle des Impulsformers sehr tief gelegt werden, weil Impulse, die durch Rauschen verfälscht worden sind, bei der nachfolgenden Verarbeitung sicher erkannt werden. Sobald ein Doppler-Impuls erkannt wird, der nicht verwertbar ist, beginnt anschließend die Sig nalüberwachung der nachfolgenden Doppler-Impulse von neuem.The evaluation circuit contains a monitoring device device that only evaluates the Doppler pulses allows if over a predetermined period of time or a predetermined number of pulses Doppler pulses occurred are. In each of the two cases mentioned, one Number of Doppler pulses evaluated in succession must occur to effect an evaluation. By this requirement will falsify individuals Doppler pulses caused by interference signals are eliminated by intertwining the entire pulse series is deleted or deleted, if only one of those in it contained Doppler pulses in the time measure of other impulses. By in the over monitoring device pulse monitoring irregularities in the pulse train are recognized. By filtering out defects in the pulse train can Threshold of the pulse shaper can be set very low, because impulses that have been falsified by noise are reliably recognized in the subsequent processing will. As soon as a Doppler pulse is recognized, the is not usable, then the Sig begins nal monitoring of the subsequent Doppler pulses from new.

Vorzugsweise ist bei Verwendung eines Stereo-Doppler- Transceivers ein Phasendetektor vorgesehen, der aus den beiden Reihen von Doppler-Impulsen die gegenseitige Phasenverschiebung feststellt, vorzugsweise nach der Art ihrer Richtung. Der Phasendetektor erkennt somit, ob das Objekt sich von der Meßstelle fort bewegt oder auf die Meßstelle zu bewegt, d. h. er erkennt die Bewe gungsrichtung. In Verbindung mit der Überwachungsein richtung bewirkt der Phasendetektor, daß die Überwa chungseinrichtung überhaupt nur solche Doppler-Impulse auswertet, bei denen die Bewegung des Objekts in der vorgegebenen Richtung erfolgt. Diese Richtung kann al lerdings wählbar bzw. umschaltbar sein.When using a stereo Doppler A phase detector is provided from the transceivers two rows of Doppler pulses are mutual Phase shift, preferably after the Kind of their direction. The phase detector thus recognizes whether the object is moving away from the measuring point or moved towards the measuring point, d. H. he recognizes the movement direction. In connection with the monitoring direction causes the phase detector that the monitoring chungseinrichtung only such Doppler pulses evaluates where the movement of the object in the given direction. This direction can al be selectable or switchable.

Bei einer ersten Variante der Erfindung enthält die Selektionseinrichtung einen Zähler, der an einem Rück setzeingang das Signal des Phasendetektors und an einem Zähleingang eine Reihe von zu zählenden Doppler-Impul sen empfängt. Der Phasendetektor stellt den Zähler im mer dann zurück, wenn zwei zu vergleichende Doppler- Impulse nicht die vorgegebene Phasenbeziehung zueinan der haben. Auf diese Weise erfolgt immer dann, wenn eine Unregelmäßigkeit aufgetreten ist, ein Neubeginn der Zählung. Wenn ein vorbestimmter Zählerstand er reicht worden ist, liefert der Zähler ein Ausgangssi gnal, das eine Auswertung oder Anzeige des Meßsignals hervorruft. Das Meßsignal besteht aus den Doppler-Im pulsen bzw. der zu messenden Frequenz dieser Doppler- Impulse. Bei dieser Variante der Erfindung ist nicht die Detektionszeit konstant, sondern die Detektions strecke, da eine feste (wählbare) Anzahl von Doppler- Impulsen als Basis dient. Die Detektionsstrecke ist damit geschwindigkeitsunabhängig, d. h. je größer die Geschwindigkeit des Meßobjekts ist, desto geringer ist die Detektionszeit. Diese Variante ist ferner unabhän gig von einer Beschleunigung des Meßobjekts. Sie funk tioniert also auch dann, wenn die Geschwindigkeit des Meßobjekts sich während der Messung verändert. Es er folgt keine getrennte parallele Überprüfung von Dopp ler-Frequenz und Richtungserkennung.In a first variant of the invention, the Selection device a counter on a back set input the signal of the phase detector and at one Count input a series of Doppler pulses to be counted sen receives. The phase detector sets the counter in always back when two Doppler Do not impulse the given phase relationship who have. This way it always happens when an irregularity has occurred, a fresh start the count. If a predetermined counter reading he has been sufficient, the counter provides an output si gnal, which is an evaluation or display of the measurement signal evokes. The measurement signal consists of the Doppler-Im pulse or the frequency to be measured of this Doppler Impulses. In this variant of the invention is not the detection time constant, but the detection stretch because a fixed (selectable) number of Doppler Pulses serve as the basis. The detection distance is thus speed-independent, d. H. the bigger the The speed of the object to be measured is the lower the detection time. This variant is also independent gig of an acceleration of the measurement object. You radio works even if the speed of the The measurement object changes during the measurement. It he Dopp does not follow a separate parallel review Frequency and direction detection.

Eine andere Variante sieht vor, daß die Überwachungs einrichtung eine PLL-Schaltung enthält, die ein Aus gangssignal liefert, wenn die ihr zugeführten Doppler- Impulse über eine vorbestimmte Zeit von gleicher Fre quenz sind. Bei dieser Variante erfolgen die Überprü fungen der Doppler-Frequenz und eine eventuelle Rich tungserkennung parallel. Soll nur eine Bewegungsrich tung erfaßt werden, so kann diese über eine logische UND-Verknüpfung erfolgen. Wegen der Reaktionszeit der PLL-Schaltung ist die Detektionszeit konstant, d. h. unabhängig von der gemessenen Geschwindigkeit. Diese Lösung ist auch beschleunigungsabhängig, weil im Falle einer Geschwindigkeitsänderung des Meßobjekts keine verwertbaren Ergebnisse entstehen.Another variant provides that the monitoring device contains a PLL circuit that has an off provides the output signal when the Doppler Pulses over a predetermined time of the same fre are quenz. The checks are carried out with this variant doppler frequency and a possible direction detection in parallel. Should only one direction of movement tion can be detected via a logical AND link. Because of the response time of the PLL circuit, the detection time is constant, i.e. H. regardless of the measured speed. This Solution is also dependent on acceleration, because in case a change in the speed of the measurement object usable results arise.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung funktioniert die Signalverarbeitung in vollem Umfange digital. Diese Vorrichtung ist daher sowohl als Hardwarelösung als auch als Softwarelösung realisierbar.In the device according to the invention that works Full digital signal processing. This Device is therefore both as a hardware solution can also be implemented as a software solution.

Die Vorrichtung eignet sich generell zur Detektion von Objektbewegungen und zur Messung von Objektgeschwindig keiten. Typische Einsatzgebiete sind der Straßenverkehr sowie Tür- oder Toröffner.The device is generally suitable for the detection of Object movements and for measuring object speed keiten. Typical areas of application are road traffic as well as door or gate opener.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnun gen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.In the following with reference to the drawing gene embodiments of the invention explained in more detail.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der ersten Variante der Erfindung, Fig. 1 is a block diagram of the first variant of the invention,

Fig. 2 die Funktionsweise der Impulsformer, Fig. 2, the operation of the pulse shaper,

Fig. 3 verschiedene Impulsdiagramme zur Erläuterung des Phasendetektors und Fig. 3 different pulse diagrams to explain the phase detector and

Fig. 4 ein Blockschaltbild der zweiten Variante der Erfindung. Fig. 4 is a block diagram of the second variant of the invention.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 weist einen Stereo-Doppler- Transceiver 10 auf, der Impulse mit einer Trägerfre quenz von typischerweise 24, 125 GHz aussendet. Die Sen deantenne ist mit S1 bezeichnet. Ferner sind zwei Emp fangsantennen E1 und E2 vorgesehen, die als Detektor element jeweils eine Diode D1 bzw. D2 enthalten. Die Dioden sind sowohl seitlich als auch in Empfangsrich tung gegeneinander versetzt.The apparatus of Fig. 1 comprises a stereo Doppler transceiver 10, which pulses with a frequency of typically 24 Trägerfre which emits 125 GHz. The transmitter antenna is labeled S1. Furthermore, two receiving antennas E1 and E2 are provided, each of which contains a diode D1 and D2 as a detector element. The diodes are offset from one another both laterally and in the receiving direction.

Der Transceiver 10 bildet die Differenz zwischen der Frequenz des Sendesignals und der Frequenz jedes Emp fangssignals. An seinen beiden Ausgängen entstehen Doppler-Signale IF1 und IF2 mit der Doppler-Frequenz. Diese Doppler-Frequenz ist gleich der Frequenzdifferenz zwischen Sende- und Empfangssignal.The transceiver 10 forms the difference between the frequency of the transmitted signal and the frequency of each received signal. Doppler signals IF1 and IF2 with the Doppler frequency are generated at its two outputs. This Doppler frequency is equal to the frequency difference between the transmit and receive signals.

Die Doppler-Signale IF1 und IF2 werden jeweils von ei nem Verstärker 11 verstärkt, anschließend einem Tief paßfilter 12 zugeführt, dann in einem weiteren Verstär ker 13 verstärkt und einem Hochpaßfilter 14 zugeführt. Die so verstärkten und gefilterten Doppler-Signale wer den schließlich einem Impulsformer 15 zugeführt, der an seinem Ausgang die digitalen Doppler-Impulse liefert. Die Doppler-Impulse, die aus den Doppler-Signalen IF1 erzeugt worden sind, sind mit DI1 bezeichnet und die Doppler-Impulse, die aus den Doppler-Signalen IF2 er zeugt worden sind, sind mit DI2 bezeichnet.The Doppler signals IF1 and IF2 are each amplified by an amplifier 11 , then fed to a low-pass filter 12 , then amplified in a further amplifier 13 and fed to a high-pass filter 14 . The Doppler signals amplified and filtered in this way are finally fed to a pulse shaper 15 , which delivers the digital Doppler pulses at its output. The Doppler pulses which have been generated from the Doppler signals IF1 are denoted by DI1 and the Doppler pulses which have been generated from the Doppler signals IF2 are denoted by DI2.

Die Doppler-Impulse DI1 und DI2 werden den beiden Ein gängen eines Phasendetektors 16 zugeführt. Dieser Pha sendetektor liefert an einem Ausgang ein Statussignal SS, das die Richtung der Phasenverschiebung angibt. Der Phasendetektor 16 erkennt also, ob DI1 gegenüber DI2 voreilend ist, gleichphasig ist oder nacheilend ist. Durch diese Unterscheidung wird erkannt, ob das Meßob jekt sich entfernt oder näher kommt. The Doppler pulses DI1 and DI2 are fed to the two inputs of a phase detector 16 . This Pha sendector delivers a status signal SS at an output, which indicates the direction of the phase shift. The phase detector 16 thus recognizes whether DI1 is leading compared to DI2, is in phase or is lagging. This distinction recognizes whether the object is moving away or coming closer.

Es sei angenommen, daß der Phasendetektor das Statussi gnal SS nur dann erzeugt, wenn das Objekt näherkommt, wenn also das Doppler-Signal DI1 gegenüber dem Doppler- Signal DI2 voreilt. Nur in diesem Fall werden die Dopp ler-Impulse weiterverarbeitet.It is assumed that the phase detector is the status i gnal SS is only generated when the object comes closer, if the Doppler signal DI1 compared to the Doppler Signal DI2 leads. Only in this case will the doubles processed further.

Das Statussignal SS wird der Überwachungseinrichtung 17 zugeführt. Diese enthält einen Zähler 18, der an seinem Rücksetz-Eingang RES über einen Inverter 19 das Status signal SS empfängt. Der Zähleingang CLK des Zählers 18 empfängt die Doppler-Impulse (entweder DI1 oder DI2) über ein digitales Hochpaßfilter 20 von dem Phasende tektor 10. Diese Doppler-Impulse DI werden ferner einer Anzeige- und Auswerteeinheit 21 zugeführt, von dieser aber nur dann ausgewertet, wenn an dem Steuereingang 22 ein Auswertesignal ansteht.The status signal SS is fed to the monitoring device 17 . This contains a counter 18 , which receives the status signal SS at its reset input RES via an inverter 19 . The counter input CLK of the counter 18 receives the Doppler pulses (either DI1 or DI2) via a digital high-pass filter 20 from the phase detector 10 . These Doppler pulses DI are also fed to a display and evaluation unit 21 , but are only evaluated by the latter when an evaluation signal is present at the control input 22 .

Der Zähler 18 zählt bis zu einem wählbaren Zählerstand von z. B. n = 8. Wenn dieser Zählerstand n erreicht ist, entsteht am Ausgang des Zählers ein Impuls, der einem Ausgang 23 zugeführt wird, welcher Signale mit der Fre quenz der Doppler-Impulse geteilt durch n liefert. Fer ner ist an den Ausgang des Zählers 18 eine monostabile Kippstufe 24 angeschlossen, die das Auswertesignal 22 für die Auswerteeinheit 21 liefert.The counter 18 counts up to a selectable counter reading of z. B. n = 8. When this counter reading n is reached, a pulse arises at the output of the counter, which is fed to an output 23 , which supplies signals with the frequency of the Doppler pulses divided by n. Fer ner is connected to the output of the counter 18, a monostable multivibrator 24 which supplies the evaluation signal 22 for the evaluation unit 21 .

Fig. 3 zeigt in Teil a) den Fall, daß die Doppler-Im pulse DI1 und DI2 gleichphasig sind. In diesem Fall liefert der Phasendetektor 16 ein Statussignal SS, das "0" ist. Dadurch wird dem Rücksetzeingang RES des Zäh lers 18 ein "1"-Signal zugeführt, so daß der Zähler 18 ständig im rückgesetzten Zustand, d. h. auf dem Zähler stand Null, bleibt. Dies bedeutet, daß in dem Fall, daß keine Phasenverschiebung zwischen den Doppler-Impulsen DI1 und DI2 vorhanden ist, keine Auswertung durch die Anzeige- oder Auswerteeinheit 21 erfolgt, weil am n-Ausgang des Zählers 18 niemals ein Impuls entsteht. Fig. 3 shows in part a) the case that the Doppler pulse DI1 and DI2 are in phase. In this case, the phase detector 16 supplies a status signal SS which is "0". Characterized the reset input RES is fed with a coupler "1" signal of the tough 18, so that the counter 18 always in the reset state, that is standing on the counter is zero, remains. This means that in the event that there is no phase shift between the Doppler pulses DI1 and DI2, there is no evaluation by the display or evaluation unit 21 because a pulse never occurs at the n output of the counter 18 .

In b) von Fig. 3 ist der Zustand dargestellt, daß die Doppler-Impulse DI1 den Doppler-Impulsen DI2 voreilen. In diesem Zustand ist das Statussignal SS kontinuier lich "1", so daß dem Rücksetzeingang RES des Zählers 18 ein "0"-Signal zugeführt wird und der Zähler die an dem Zähleingang CLK erscheinenden Doppler-Impulse zählt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sei angenom men, daß n = 8 ist. An dem Ausgang des Zählers 18 wird jedesmal ein Impuls erzeugt, wenn am Zähleingang CLK acht Doppler-Impulse in ununterbrochener Reihenfolge aufgetreten sind, d. h. während das Statussignal SS un unterbrochen den Wert "1" annimmt. Wird das Statussi gnal SS auch nur kurze Zeit zu "0", so wird der Zähler 18 rückgesetzt und beginnt anschließend den Zählvorgang von neuem.In b) of FIG. 3 shows the state that the Doppler pulses DI1 DI2 the Doppler pulses are advanced. In this state, the status signal SS is continuously "1", so that the reset input RES of the counter 18 is supplied with a "0" signal and the counter counts the Doppler pulses appearing at the counter input CLK. In the present embodiment, assume that n = 8. A pulse is generated at the output of the counter 18 every time eight Doppler pulses have occurred at the counter input CLK in an uninterrupted sequence, ie while the status signal SS takes on the value "1" uninterrupted. If the status signal SS is only "0" for a short time, the counter 18 is reset and the counting process then begins again.

Wenn an dem Zählerausgang nach n Zählimpulsen ein Aus gangsimpuls auftritt, wird die monostabile Kippstufe 24 gesetzt, die einen Impuls von vorbestimmter Dauer er zeugt. Dieser Impuls wird dem Triggereingang der Anzei ge- und Auswerteeinheit 21 zugeführt, die während der Dauer des Impulses die Zählimpulse DI auswertet und ein Signal erzeugt, das der Frequenz dieser Zählimpulse, also der Doppler-Frequenz, proportional ist. Die Anzei ge- und Auswerteeinheit 21 zeigt also die Größe der Geschwindigkeit an, die das Objekt in der ausgewählten Richtung hat. Die ausgewählte Richtung ist z. B. die Annäherung des Objektes an die Meßvorrichtung. Alterna tiv könnte auch die Richtung des Entfernens des Objek tes von der Meßvorrichtung ausgewählt werden. In diesem Fall müßte der Phasendetektor 16 das Statussignal SS dann erzeugen, wenn die Doppler-Impulse DI2 den Dopp ler-Impulsen DI1 voreilen.If an output pulse occurs at the counter output after n counts, the monostable multivibrator 24 is set, which generates a pulse of a predetermined duration. This pulse is fed to the trigger input of the display and evaluation unit 21 , which evaluates the counting pulses DI during the duration of the pulse and generates a signal which is proportional to the frequency of these counting pulses, that is to say the Doppler frequency. The display and evaluation unit 21 thus shows the size of the speed that the object has in the selected direction. The selected direction is e.g. B. the approach of the object to the measuring device. Alternatively, the direction of removal of the object from the measuring device could also be selected. In this case, the phase detector 16 would have to generate the status signal SS when the Doppler pulses DI2 lead the Doppler pulses DI1.

Am Ausgang 23 entsteht ein Signal, das die geteilte Doppler-Frequenz angibt und einem Rechner zur Auswer tung zugeführt werden kann.At the output 23 , a signal is generated which indicates the divided Doppler frequency and can be fed to a computer for evaluation.

Die Überwachungseinrichtung 17 stellt sicher, daß die Doppler-Impulse nur in denjenigen Zeiten sichergestellt werden, in denen DI1 und DI2 die "richtige" gegenseiti ge Phasenlage haben und daß die Auswertung dieser Dopp ler-Impulse nur dann erfolgt, wenn jeweils mindestens n Doppler-Impulse mit der korrekten Phasenlage in unun terbrochener Folge aufgetreten sind.The monitoring device 17 ensures that the Doppler pulses are only ensured in those times in which DI1 and DI2 have the "correct" mutual phase position and that the evaluation of these Doppler pulses only takes place when at least n Doppler pulses Pulses with the correct phase position have occurred in an uninterrupted sequence.

Unter c) von Fig. 3 ist der Fall dargestellt, daß die Doppler-Impulse DI1 und DI2 die "falsche" Phasenlage haben, nämlich daß die Doppler-Impulse DI1 den Doppler- Impulsen DI2 nacheilen. In diesem Fall bricht das Sta tussignal SS jedesmal dann, wenn DI2 vorhanden ist, ohne daß DI1 vorhanden ist, auf "0" ein, wodurch der Zähler 18 rückgesetzt wird. Dies bedeutet, daß der Zäh ler 18 bei jedem Doppler-Impuls rückgesetzt wird und am Zählen gehindert wird. Der Zähler erzeugt niemals ein Ausgangssignal, so daß keine Auswertung der Doppler- Impulse DI erfolgt.Under c) of FIG. 3 shows the case that the Doppler pulses DI1 and DI2 have the "wrong" phase, namely that the lag Doppler pulses DI1 DI2 the Doppler pulses. In this case, the status signal SS breaks to "0" each time DI2 is present without DI1 being present, as a result of which the counter 18 is reset. This means that the counter 18 is reset with each Doppler pulse and is prevented from counting. The counter never generates an output signal so that the Doppler pulses DI are not evaluated.

In Fig. 2 ist das Schaltverhalten des Impulsformers 15 dargestellt, wobei auf der Ordinate die Eingangsspan nung U dargestellt ist, die von dem betreffenden Aus gang des Stereo-Doppler-Transceivers 10 nach Verstär kung geliefert wird. Diese Spannung U ist stark rausch behaftet, so daß den empfangenen analogen Doppler-Si gnalen IF1 oder IF2 ein Eigenrauschen überlagert ist. Der Impulsformer 15 hat eine Einschaltschwelle U₁, die oberhalb des Eigenrauschpegels U_R liegt und eine Aus schaltschwelle U₂, die unterhalb des Eigenrauschpegels U_R liegt. Jedesmal, wenn das Eingangssignal die Ein schaltschwelle U₁ überschreitet, wird der Anfang eines Doppler-Impulses DI1 erzeugt. Der Doppler-Impuls DI1 wird beendet, wenn das Signal IF1 die Ausschaltschwelle U₂ unterschreitet. Dadurch, daß die Einschaltschwelle U₁ höher liegt als die Ausschaltschwelle U₂, hat der Impulsformer 15 eine Schalthysterese. Ein wichtiges Merkmal besteht darin, daß die Ausschaltschwelle U₂ unterhalb des mittleren Rauschpegels liegt und sehr niedrig ist. Die Schalthysterese U₁-U₂ ist größer als die Ausschaltschwelle U₂. Der Bereich U₁-U₂ liegt also teilweise im Bereich des Fremdrauschens. Dadurch wird erreicht, daß die Doppler-Messung sehr empfindlich ist bzw. daß die Meßvorrichtung eine sehr große Reichweite hat.In Fig. 2, the switching behavior of the pulse shaper 15 is shown, with the ordinate representing the input voltage voltage U, which is supplied by the relevant output from the stereo Doppler transceiver 10 after amplification. This voltage U is very noisy, so that the received analog Doppler signals IF1 or IF2 is superimposed on its own noise. The pulse shaper 15 has a switch-on threshold U 1, which is above the intrinsic noise level U _R , and a switch-off threshold U 2, which is below the intrinsic noise level U _R. Every time the input signal exceeds the switch-on threshold U 1, the beginning of a Doppler pulse DI 1 is generated. The Doppler pulse DI1 is ended when the signal IF1 falls below the switch-off threshold U₂. Characterized in that the switch-on threshold U₁ is higher than the switch-off threshold U₂, the pulse shaper 15 has a switching hysteresis. An important feature is that the switch-off threshold U₂ is below the average noise level and is very low. The switching hysteresis U₁-U₂ is greater than the switch-off threshold U₂. The area U₁-U₂ is therefore partially in the area of external noise. This ensures that the Doppler measurement is very sensitive and that the measuring device has a very long range.

Bei der Meßvorrichtung nach Fig. 1 erfolgt eine Auswer tung der Doppler-Impulse immer dann, wenn eine bestimm te Zahl selektierter Doppler-Impulse in ununterbroche ner Folge aufgetreten ist. Hierbei ist nicht die Erken nungszeit konstant, sondern die Erkennungsstrecke, über die sich das Meßobjekt bewegt hat. Das Frequenzgemisch aus Nutz- und Störfrequenzen von beiden Kanälen wird dem verzögerungsfrei arbeitenden Phasendetektor 16 zu geführt. Dieser gibt an das digitale Filter 20 eine der beiden Impulsfolgen aus, wenn erstens die Bedingung der korrekten Phasenverschiebung erfüllt ist und zweitens der Betrag der beiden Frequenzsignale gleich ist. Die monostabile Kippstufe 24 bewirkt, daß die Auswertung nur dann erfolgt, wenn die beiden genannten Bedingungen für eine bestimmte Mindestzahl von aufeinanderfolgenden Doppler-Impulsen erfüllt sind. Erfahrungswerte zeigen, daß bei Auftreten von Rauschen (ohne Doppler-Signale) die beiden Bedingungen für bis zu maximal fünf Perioden zufällig erfüllt sein können. Wenn n = 8 Perioden aus gewählt werden, wird sichergestellt, daß nur solche Verhältnisse ausgewertet werden, die nicht durch Rau schen entstanden sind. Ein besonderes Kennzeichen die ses Verfahrens ist, daß Phasen- und Doppler-Frequenzde tektion sequentiell arbeiten und nicht parallel. Ferner arbeitet das Verfahren beschleunigungsunabhängig. Wenn die Geschwindigkeit des Objekts sich während der Mes sung ändert, verändert sich die Frequenz der Doppler- Impulse DI1 und DI2, jedoch beeinträchtigt dies die Selektion der auszuwertenden Doppler-Impulse nicht.In the measuring device according to FIG. 1, the Doppler pulses are evaluated whenever a certain number of selected Doppler pulses has occurred in uninterrupted sequence. Here, the detection time is not constant, but the detection distance over which the measurement object has moved. The frequency mixture of useful and interference frequencies from both channels is fed to the phase detector 16 , which operates without delay. This outputs one of the two pulse sequences to the digital filter 20 if, firstly, the condition of the correct phase shift is fulfilled and secondly, the magnitude of the two frequency signals is the same. The monostable multivibrator 24 has the effect that the evaluation only takes place if the two conditions mentioned are fulfilled for a certain minimum number of successive Doppler pulses. Experience shows that if noise occurs (without Doppler signals), the two conditions can be met at random for up to a maximum of five periods. If n = 8 periods are selected, it is ensured that only those ratios are evaluated that have not arisen due to noise. A special feature of this method is that phase and Doppler frequency detection work sequentially and not in parallel. The method also works independently of acceleration. If the speed of the object changes during the measurement, the frequency of the Doppler pulses DI1 and DI2 changes, but this does not affect the selection of the Doppler pulses to be evaluated.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel, das in Fig. 4 dar gestellt ist, entspricht der Aufbau von dem Stereo- Doppler-Transceiver 10 bis zu den beiden Impulsformern 15 dem Schaltungsaufbau nach Fig. 1. Die Ausgänge der beiden Impulsformer 15 sind auch hier mit den beiden Eingängen eines Phasendetektors 16 verbunden. Unter schiedlich ist jedoch die Überwachungseinrichtung 17a.In the second exemplary embodiment, which is shown in FIG. 4, the structure of the stereo Doppler transceiver 10 up to the two pulse shapers 15 corresponds to the circuit structure according to FIG. 1. The outputs of the two pulse shapers 15 are also here with the two Inputs of a phase detector 16 connected. However, the monitoring device 17 a is different.

Gemäß Fig. 4 werden die Doppler-Impulse DI2 einer PLL-Schaltung 30 zugeführt. Diese trennt das periodische Doppler-Nutzsignal und das Stör-/Rausch-Signal. Die PLL-Schaltung 30 ermittelt über eine feste Zeit von 40-50 ms, ob ein periodisches Eingangssignal stabil vor handen ist. Wenn dies der Fall ist, gibt sie dieses periodische Eingangssignal an ihrem Ausgang aus. Der PLL-Schaltung 30 ist ein digitales Hochpaßfilter 31 nachgeschaltet, das mit dem einen Eingang einer UND-Schal tung 32 verbunden ist. Der andere Eingang der UND-Schal tung 32 empfängt das Statussignal SS des Phasen detektors 16. Die gefilterten Doppler-Impulse DI werden dem Eingang der Anzeige- und Auswerteschaltung 21 zu geführt. Die UND-Schaltung 32 liefert an ihrem Ausgang Doppler-Impulse nur dann, wenn der Phasendetektor 16 die "richtige" Richtung der Geschwindigkeit (von der Meßvorrichtung weg oder zur Meßvorrichtung hin) angibt. Die von der UND-Schaltung 32 selektierten Doppler-Im pulse werden einer monostabilen Kippstufe 24 zugeführt, die mit dem Steuereingang 22 der Auswerte- und Anzeige einrichtung 21 verbunden ist und bewirkt, daß eine Aus wertung der Doppler-Impulse DI nur dann erfolgt, wenn die monostabile Kippstufe 24 ein "1"-Signal liefert, also wenn Doppler-Impulse während der durch die PLL-Schaltung 30 vorgegebenen Zeit in ununterbrochener Fol ge und mit konstanter Frequenz entstanden sind.According to FIG. 4, the Doppler pulses DI2 a PLL circuit are supplied to 30th This separates the periodic Doppler useful signal and the interference / noise signal. The PLL circuit 30 determines over a fixed time of 40-50 ms whether a periodic input signal is stable before. If this is the case, it outputs this periodic input signal at its output. The PLL circuit 30 is followed by a digital high-pass filter 31 which is connected to the one input of an AND circuit 32 . The other input of the AND circuit 32 receives the status signal SS of the phase detector 16 . The filtered Doppler pulses DI are fed to the input of the display and evaluation circuit 21 . The AND circuit 32 supplies Doppler pulses at its output only when the phase detector 16 indicates the "correct" direction of the speed (away from the measuring device or towards the measuring device). The Doppler pulse selected by the AND circuit 32 are fed to a monostable multivibrator 24 which is connected to the control input 22 of the evaluation and display device 21 and causes an evaluation of the Doppler pulses DI only when the monostable multivibrator 24 supplies a "1" signal, that is to say when Doppler pulses have arisen in a continuous sequence and at a constant frequency during the time specified by the PLL circuit 30 .

Im Gegensatz zu der Schaltung nach Fig. 1 benötigt die Schaltung nach Fig. 4 für jede Messung eine bestimmte konstante Zeit, die gleich der Operationszeit der PLL-Schaltung 30 ist. Diese Meßzeit ist unabhängig von der Geschwindigkeit des Objekts. Ferner liefert die Schal tung nach Fig. 4 nur dann Meßergebnisse, wenn das Ob jekt sich über die Meßzeit mit konstanter Geschwindig keit bewegt. Die Messung ist daher beschleunigungsab hängig, d. h. sie funktioniert nicht, während sich die Geschwindigkeit des Objektes verändert. In contrast to the circuit according to FIG. 1, the circuit according to FIG. 4 requires a certain constant time for each measurement, which is equal to the operating time of the PLL circuit 30 . This measuring time is independent of the speed of the object. Furthermore, the scarf device according to FIG. 4 only provides measurement results if the object moves at constant speed over the measurement time. The measurement is therefore dependent on acceleration, ie it does not work while the speed of the object changes.

Wenn auf die Erkennung der Bewegungsrichtung verzichtet werden soll, kann die Schaltung nach Fig. 4 auch in der Weise abgeändert sein, daß nur eines der Doppler-Signa le IF1 oder IF2 ausgewertet wird. In diesem Fall ent fällt der Phasendetektor. Beispielsweise werden nur die Doppler-Impulse DI2 von der PLL-Schaltung 30 und dem digitalen Hochpaßfilter 31 verarbeitet und ohne die UND-Schaltung 32 unmittelbar der Kippstufe 24 zuge führt.If the detection of the direction of movement is to be dispensed with, the circuit according to FIG. 4 can also be modified in such a way that only one of the Doppler signals IF1 or IF2 is evaluated. In this case the phase detector is omitted. For example, only the Doppler pulses DI2 are processed by the PLL circuit 30 and the digital high-pass filter 31 and directly lead to the flip-flop 24 without the AND circuit 32 .

Claims

1. Device for determining speed according to the Doppler principle, with
a Doppler transceiver ( 10 ) which transmits pulses and receives reflected pulses with at least one receiver (D1, D2) and generates Doppler signals (IF1, IF2) whose frequency corresponds to the speed of the test object,
at least one pulse shaper ( 15 ) for converting the Doppler signals (IF1, IF2) into Doppler pulses (DI1, DI2), the pulse shaper ( 15 ) behaving hysteresis and the hysteresis range (U₁-U₂) at least partially below the noise level ( U _R ), and
a monitoring device ( 17 ; 17 a) which only permits the evaluation of the Doppler pulses if Doppler pulses occur in a continuous sequence with a predetermined number of pulses or over a predetermined period of time.

2. Device according to claim 1, characterized in that the Doppler transceiver has two spatially offset receivers (D1, D2), each of which is followed by a pulse shaper (IF1, IF2) that a phase detector ( 16 ) for detecting a predetermined phase difference of the Doppler pulses (DI1, DI2) is provided, and that the monitoring device contains a selection device ( 18 , 19 ; 30 , 32 ) which only evaluates those Doppler pulses (DI) in which the given phase difference is detected has been.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the selection device ( 18 , 19 ) contains a counter ( 18 ), the signal of the phase detector ( 16 ) at a reset input (RES) and at a counter input (CLK) a Rei of Doppler pulses (DI) to be counted.

4. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the monitoring device ( 17 a) contains a PLL circuit ( 30 ) which provides an output signal when the Doppler pulses (DI2) supplied to it over a predetermined time of the same Frequency are.

5. Device according to one of claims 1-4, characterized in that the monitoring device ( 17 ; 17 a) contains a monostable multivibrator ( 24 ), which falls back in the absence of a pulse of a supplied pulse series.

6. Device according to one of claims 1-5, characterized in that the monitoring device contains a digital high-pass filter ( 20 ; 31 ) which only allows those Doppler pulses (DI) for evaluation, the frequency of which is greater than a minimum frequency.